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什麼是鉛中毒?你該擔心的不只有鉛水管……

miss9_96
・2015/10/30 ・4334字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 545 ・八年級

陰暗的房間裡,一名美國環保署研究人員正調查著管線中有鉛水管的數座城市,沿著住宅內的水管配線,分別取出樣本用水,再檢測內含的鉛濃度,企圖了解水中的鉛,從那裡來?研究人員枯燥地敲擊著鍵盤,倏然地,「叮」一聲輕響,螢幕上突然飆高的鉛濃度,她不可置信地看了看配線圖的位置是——含鉛水龍頭

美國環保署研究指出,水中鉛的來源,有部分是來自我們天天都會接觸到的水龍頭。右圖為焊接的鉛水管。from pixabay 和 wikimedia
美國環保署研究指出,水中鉛的來源,有部分是來自我們天天都會接觸到的水龍頭。右圖為焊接的鉛水管。from pixabaywikimedia

傾滅羅馬帝國的鉛水管?

距今一千多年前,鉛水管就已出現於歷史記載中[1],而在 1970 年代的羅馬日本台灣等國,鉛水管仍被廣泛使用在自來水管系統之中[1-3]。鉛的延展性佳,加上熔點低、易於鍛造加工的特性,讓它從古羅馬時代即被應用在白色油漆(PbCO3)、水管和各式容器[4]。考古學界的另一重大發現,是在羅馬人遺骸中,檢測出高濃度的鉛[1],因而懷疑當時遍佈全城的鉛水管流出高濃度的鉛水,讓全城的市民集體中毒,進而導致羅馬帝國的覆滅,甚至是放火燒掉自己首都的尼祿(Nero)皇帝,也是因為鉛中毒導致精神失常的緣故。但科學界對此則抱持不同看法,他們認為沉澱的水垢、以及羅馬市民們大量的取水,都大幅降低了飲水中的鉛含量 [8],所以鉛水管並不是羅馬帝國鉛中毒的主因。

反倒是當時羅馬、希臘人流行用鉛碗熬煮葡萄汁,再用熬出的甜漿製成甜酒享用;而在傳說中,這種甜酒十分好喝,但不知何因卻容易使得孕婦流產[4]。當時的人並不知道酒中的香甜何來,但現在我們推測得知,葡萄中的酸與鉛碗,生成了香甜、好吃但又好毒的化合物——醋酸鉛(Lead acetate)[6]。想不到,在那個年代,喝酒不僅傷身,更是玩命。

左:以羅馬城大火為題繪製的畫;右:遺留至今的羅馬鉛水管。from wikimedia
左:以羅馬城大火為題繪製的畫;右:遺留至今的羅馬鉛水管。from wikimedia

時光轉到近代,汽、機車和工業引擎燃燒含鉛汽油後的廢氣,讓大氣的鉛汙染日益嚴重,在 1970 年末,大氣的鉛濃度甚至高達 300 ppt,遠遠高於地球的自然背景值(0.5 ppt),嚴重的空氣汙染引發各界重視鉛中毒的議題 [4],呼應此議題,我國自來水處於1979年決定停用鉛水管 [3],以避免國民透過鉛管攝取到高濃度的鉛水。但是,自來水鉛管真的會溶出大量的鉛離子,流出劇毒的鉛水嗎?

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今(2015)年 2 月美國環保署在《環境.科學與科技》(Environmental Science & Technology)所刊登的論文 [7],也許可以提供我們一些答案,她們發現氧化的鉛管,會形成難溶於水的二氧化鉛(PbO2,反倒形成了一道堅固的保護層,有效地阻隔了鉛離子的溶出,因此使用鉛管運送自來水,其實不需要擔心鉛水的問題。但值得一提的是,研究人員在分段取水的採樣中發現,有幾戶住宅的自來水流經含鉛水龍頭時,水中的鉛濃度,居然上升了 4~13 倍,顯示住戶所使用的水龍頭,可能才是政府需要關注的焦點。我國標準檢驗局預計於(2015)年底公告水龍頭的新規範(鉛溶出值須低於 5 ppb),讓民眾能安心選用更優質、安全的水龍頭產品 [8]。

各國自來水鉛濃度標準

台灣-原水 [3] 台灣-用戶端 [3] 美國 [9] 日本 [10]
標準 0.05 mg/L 0.01 mg/L 0.015 mg/L 0.01 mg/L
結果 低於0.0089 mg/L 低於0.0017 mg/L
羅馬時期的建築,左為浴池,右為公共廁所。Rome from wikimedia
羅馬時期的建築,左為浴池,右為公共廁所。Rome from wikimedia

鉛中毒的可怕:穿透大腦組織的能力+瘋狂破壞DNA

生活中的鉛,通常來自於空氣汙染、含鉛的油漆等。鉛進入體內後,由於不易排除,所以身體會將鉛離子集中隔離於骨骼之中 [4,5]。鉛的毒性複雜,它會促使細胞凋亡、擾亂神經的傳導等 [11],在結構上,二價的鉛離子長得太像鈣和鋅離子,不僅會干擾血紅素生成的酵素引發貧血外 [5],更會讓身體累積過多的血紅素前驅物——aminolevulinic acid(ALA) [4],使人頭痛、失眠,甚至會引起婦女骨質疏鬆或是流產 [4,12]。

而且細胞膜上的鈣-ATP幫浦(Ca-ATP pump)還會將鉛離子誤認為鈣,堂而皇之的讓鉛離子無視血腦屏障地進入細胞,直接進到大腦組織之中 [13],影響星形膠質細胞(astroglial cell)成熟,並妨礙神經細胞髓鞘(myelin sheath)的產生,進而干擾了大腦發育 [11],因此美國疾病管制中心(Centers for Disease Control and Prevention, CDC)建議成人的血鉛濃度上限為 25 μg/dL,但孩童則降低至 10 μg/dL [5],甚至有些科學家呼籲,應該要調低至 2 μg/dL [5],因為研究中發現血鉛會嚴重影響孩童智力發育,血鉛平均每上升 1 μg/dL,學童 IQ 智力表現就會降低 1 點 [2]。幸好我國規定 1990 年後的汽車只能使用無鉛汽油,使得在那之後才出生的小孩,再也不會跟我們一樣,吸到都市裡滿滿是鉛的髒空氣了~(拭淚)

近代生活環境中,最容易接觸到鉛的來源是油漆和含鉛汽油,幸好在鉛中毒的研究逐漸明朗之後,這兩者漸漸地退出了我們的生活。from pixabay 和 wikimedia
近代生活環境中,最容易接觸到鉛的來源是油漆和含鉛汽油,幸好在鉛中毒的研究逐漸明朗之後,這兩者漸漸地退出了我們的生活。from pixabay 和 wikimedia

為什麼鉛離子對細胞有這麼嚴重的傷害呢?科學家認為,鉛離子會增加活性氧自由基的濃度,而自由基高度反應性的特性,會氧化破壞細胞內所有的零組件,整顆細胞就此壞光光。研究文獻指出,鉛離子會抑制抗氧化防禦系統(Glutathione, Super Oxide Dismutase and Catalase),使細胞無法中和自由基(HO2•, H2O2, O2 •)的毒性,讓自由基大肆破壞DNA、氧化脂質和蛋白質 [11],搞得一團糟之後,壞掉的細胞就只好啟動自爆程序-細胞凋亡了~

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吃什麼才能防止鉛中毒?

那要吃什麼才能抵抗鉛中毒呢?如果提問者是一隻老鼠,那麼來自南台灣的學者們,正好可以提出一個解答,任職於成功大學的郭玉良教授,和高雄第一科技大學的李家偉教授,整理了以往動物實驗的結果,分析出下列的營養素能夠保護身體、抵禦鉛中毒的傷害 [14],當然,再次強調,這些結果的對象都是老鼠,不是人類~

營養素 動物實驗中受到保護的器官
維他命 C 肝臟、腎臟、中樞神經系統
維他命 E 肝臟、中樞神經系統
維他命 B6 肝臟
β-胡蘿蔔素 睪丸
睪丸
肝臟、腎臟

你該擔心的真正威脅:沒良心的商人

相信大家對頂新的油品事件仍心存芥蒂,而很多明知不可食用的物料,常因壓低成本或為矇混檢驗流程,而被加入食品與用品中。在此也讓我們來看看歐洲發生的真實案例:在匈牙利的料理中,紅椒粉是相當重要的佐料,匈牙利燉牛肉等美味的料理中,都會加入紅椒粉來增添獨特的風味。1994年,有數十名愛吃紅椒粉的匈牙利國民因鉛中毒住進醫院,深入調查後發現,竟是不良商人將外觀同是紅色的氧化鉛(PbO)混入紅椒粉,壓低成本以獲取不當利益,震驚全國的食安事件撼動了政府,甚至設立了紅椒粉檢驗機制,希望這類醜聞不再發生(聽起來很熟悉對吧~)[15]!

由左至右分別為紅椒粉(左);燉牛肉(中);氧化鉛(右)。from wikimedia
由左至右分別為紅椒粉(左);燉牛肉(中);氧化鉛(右)。from wikimedia

而在大西洋彼岸的美國也是雞犬不寧,2007 年,在美國爆發了含鉛玩具的醜聞 [16],中國廠商為了節省成本使用了較廉價的含鉛油漆來製作玩具,當孩童啃咬這類玩具時,吃掉的可不是只有上頭的含鉛油漆,更吃掉了孩子們的未來。而沒良心的商人兜售來路不明的中藥更是一大隱憂,成功大學曾報告一名案例 [17],家長因為想改善男童的過敏體質,讓他長期服用來路不明的中藥,沒想到中藥含有高量的鉛,診斷時男童的血鉛已逼近 35 μg/dL(孩童的標準為 10 μg/dL)。

而台北榮總也曾報導過兩名男子困窘的經歷 [18],他們分別想要治療自身的肛門和下肢潰瘍,塗抹了來路不明的含鉛膏藥,結果引起肛門組織壞死、貧血和頭暈等疾病,其中一名患者的血鉛數值甚至高達 226 μg/dL(成人的標準為 25 μg/dL),幾乎是上限值的十倍。看了這麼多要錢不要命的例子,我們可以了解到在現今的社會裡,最大的敵人其實不是鉛水管,而是那些躲在暗處的不良商人。因為有的時候人心,比鉛還毒

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寫在文末

看著這次的鉛水管新聞,筆者感到十分的困惑。媒體忙著傳達民眾對鉛水管的恐懼,而政府急著道歉和動用預算安撫民心。因此筆者期望能藉此文進行考證與探究,盼能拋磚引玉,引發更多思考與共鳴。

  • 本文感謝Trista協助
  • [註]:為求書寫流利和情節起伏,本文首段所出現的情境和對話皆為模擬。

參考文獻

  • [1] Korn M, Andrade JB, Jesus DS, Lemos VA, Bandeira ML, Santos WN, et al. Separation and preconcentration procedures for the determination of lead using spectrometric techniques: a review. Talanta. 2006;69:16-24.
  • [2] Naofumi Shiomi (2015) An assessment of the Causes of Lead Pollution and the Efficiency of Bioremediation by Plants and Microorganisms. DOI: 10.5772/60802
  • [3] 鉛管專區。台北自來水事業處官網。
  • [4] John Emsley (2000) 分子博覽會-輕鬆瞭解生活中的化學物質。商周出版,中華民國,台北
  • [5] Amaya MA, Jolly KW, Pingitore NE, Jr. Blood lead in the 21st Century: The sub-microgram challenge. Journal of blood medicine. 2010;1:71-78.
  • [6] De Muynck D, Cloquet C, Smits E, de Wolff FA, Quitte G, Moens L, et al. Lead isotopic analysis of infant bone tissue dating from the Roman era via multicollector ICP-mass spectrometry. Analytical and bioanalytical chemistry. 2008;390:477-486.
  • [7] Simoni Triantafyllidou, Michael R. Schock, Michael K. DeSantis, and Colin White (2015) Low Contribution of PbO2-Coated Lead Service Lines to Water Lead Contamination at the Tap. Environmental Science & Technology, 49, 3746-3754
  • [8] 經濟部標準檢驗局針對媒體報導「好的水龍頭外銷 劣品留全民」及「水龍頭含鉛量高歐美28倍」新聞稿說明。經濟部標準檢驗局官方網頁。
  • [9] Bottled Water Everywhere: Keeping it Safe. 美國食品藥物管理署官方網頁.
  • [10] Jun Yoshinaga (2012) Lead in the Japanese living environment. Environmental Health and Preventive Medicine. 17, 433-443
  • [11] Gagan FLORA, Deepesh GUPTA, Archana TIWARI (2012) Toxicity of lead: A review with recent updates. Interdisciplinary Toxicology. 5, 47-58
  • [12] Tsung-Lin Tsai, Wen-Harn Pan, Yu-Teh Chung, Trong-Neng Wu, Ying-Chih Tseng, Saou-Hsing Liou and Shu-Li Wang (2015) Journal of Exposure Science and Environmental Epidemiology, DOI:10.1038/jes.2015.30
  • [13] Theodore I. Lidsky, Jay S. Schneider (2003) Lead neurotoxicity in children: basic mechanisms and clinical correlates. Brain, DOI: http://dx.doi.org/10.1093/brain/awg014
  • [14] Ping-Chi Hsu, Yueliang Leon Guo (2002) Antioxidant nutrients and lead toxicity. Toxicology, 180, 33-44
  • [15] Joe Schwarcz (2004) 蘇老師化學五四三:懂 3 點化學很有用。天下文化。中華民國,台北
  • [16] Why all the lead in Chinese-made goods? Taipei Times. 
  • [17] 李俊璋;陳嘉惠;陳櫻丹;林亭儀 (2009) 由中國大陸兒童鉛中毒事件談兒童鉛中毒預防。環境健康風險季刊。福利衛生部國民健康署
  • [18] Ming-Ling Wu, Jou-Fang Deng, Kon-Ping Lin, Wei-Jen Tsai (2013) Lead, Mercury, and Arsenic Poisoning Due to Topical Use of Traditional Chinese Medicines. The American Journal of Medicine, 126, 451-454
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miss9_96
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蔣維倫。很喜歡貓貓。曾意外地收集到台、清、交三間學校的畢業證書。泛科學作家、科學月刊作家、故事作家、udn鳴人堂作家、前國衛院衛生福利政策研究學者。 商業邀稿:miss9ch@gmail.com 文章作品:http://pansci.asia/archives/author/miss9

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AI 可以設計散熱,但誰敢讓它出貨?林唯耕談算力背後的物理現實
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/08/20 ・2819字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 高柏科技 合作,泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時,曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏,那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓,引來眾多師生抗議。

「從此以後,我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中,帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言:在理論模型中,氨是太空熱控系統的理想介質;但在現實的辦公大樓裡,它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯,但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險,以及必須為後果負責的工程師。

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高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ,曾任職於美國 OAO 工程部熱流組,深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球,他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心:當晶片運算速度無止境攀升,那股伴隨而生的熱,究竟該往哪裡去?

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗,彷彿進步毫無邊界。然而,每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護。在物理現實面前,再動聽的發表會敘事也必須低頭。

晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護 / 圖片:envato

回顧個人電腦發展早期,晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後,鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級,其實更像是對空間的極限勒索:晶片功率翻倍,發熱源的面積卻沒變大,機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出,散熱設計的核心只有三要素:功率、熱源面積與空間限制。他舉例,在標準的 1U 機箱中,若發熱面積約為三十乘三十毫米,氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數,而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於,風扇轉速提升的背後,是噪音、電力損耗與空間占用。

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因此,「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫,而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱,卻也將新的挑戰帶入機房:漏液風險、流道堵塞、材料相容性,以及維運時的難度。工程的進步,本質上鮮少是徹底消滅問題,更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的,不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人,是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中,沒有空氣能讓風扇製造對流;受光面溫度破百度,陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射,以及熱管與環路型熱管(LHP)來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱,冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力:在他設定的特定條件下,實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能;但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變,移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦(kW)。他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此,太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度,偏好無馬達幫浦的被動式設計;但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度,往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒:技術是否「先進」,與它是否「適合」當下的場景,始終是兩回事。

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他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。/圖片:envato

好論文,為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」,而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作,還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據,在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時,也曾遇過實驗數據無法複製,或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠,而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝,高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」,每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作,並指派專業人才在過程中持續微調、校正,確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測,但由於儀器預設以「水」校正,換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算,卻發現缺乏重複性,數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面,改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證,才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號,而在於那段不夠優雅的挫折:假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻,企業需要的不只是會算數的人才,而是能洞察研究何時「走鐘」,並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

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林唯耕坦言,過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」,進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽,卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計,若無法穩定生產或贏得客戶信任,也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案,誰來負責出貨?

訪談尾聲,主持人國威提出了一個時代難題:假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計,企業該選擇全面擁抱 AI 的速度,還是保留緩慢但穩定的工程驗證,以規避潛在的失效風險?

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是:兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案;但工程師仍須實作原型,進行嚴苛的性能與可靠度測試,最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺,而是基於一項事實:AI 的資料庫裡,通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節,且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代,最稀缺的未必是熟練下指令(Prompt)的人,而是具備這種能力的人:能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來,並且願意為最終的量產品質負起責任。

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大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中,雲端是由龐大的機房架構而成,裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張,都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值,就是不讓這筆物理帳單,被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

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各種血球都缺乏,罕見的血液疾病——「再生不良性貧血」治療與保健提醒
careonline_96
・2023/12/19 ・2271字 ・閱讀時間約 4 分鐘

「那是個 20 多歲的大學生,來到急診的時候已經有嚴重的細菌感染。」成大醫院內科部血液科李欣學醫師表示,「抽血檢查發現患者的白血球、紅血球、血小板數量都嚴重偏低,後續確定診斷為嚴重再生不良性貧血。」

經過詢問,患者在就醫前已經一段時間容易頭暈,也沒特別在意,只有自行吃了一些號稱可以補血的東西,直到發生嚴重感染才就醫,狀況相當危急。李欣學醫師說,貧血的原因很多,在發現血球數量低下時,一定要至血液科就診,找出病因,並接受正確的治療。

再生不良性貧血(aplastic anemia)和一般貧血不同。再生不良性貧血是因為骨髓失去造血功能,導致紅血球、白血球、血小板數量都明顯偏低。李欣學醫師說,做骨髓檢查便會發現骨髓都空空的,原本應該存在的造血細胞已不見蹤影。

我們的血球具有不同的功能,當血球數量太少時,便會造成各種問題。缺少紅血球,患者可能出現頭暈、臉色蒼白、呼吸急促、容易疲倦等症狀;缺少白血球,患者便容易遭到感染;缺少血小板,患者的皮膚常會出現瘀青、出血點,也會有流血不止的狀況。各種血球的數量越少,相關症狀會越嚴重,甚至危及性命!

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再生不良性貧血是一種罕見的血液疾病,有兩個好發的年齡層,分別是 10 至 25 歲的族群,或是 50、60 歲以上的中老年人。李欣學醫師說,再生不良性貧血可能與病毒感染、基因遺傳、免疫失調、輻射曝露、有毒化學物質有關,但是絕大多數的病患都很難找到明確的因果關係。

在台灣每年大概會出現一百多個再生不良性貧血案例,民眾對此也較不熟悉,所以容易延誤就醫。李欣學醫師說,患者來到醫院時可能已經有嚴重感染,狀況比較危急。

臨床上有許多狀況都會導致血球數量低下,民眾如果在抽血時發現血球數量異常,建議找專業的血液科醫師仔細檢查評估,以找出血球低下的原因。李欣學醫師說,「千萬不要自行服用號稱可以補血的食品或藥物,以免延誤病情!」

嚴重再生不良性貧血必須積極治療

李欣學醫師說,再生不良性貧血在診斷時,醫師會根據患者血球低下的程度還有骨髓裡面的細胞量,來區分嚴重程度並決定其治療,根據國際上的共識,針對無症狀的輕度再生不良性貧血患者,有些僅需持續追蹤觀察,或進行輸血等支持性治療。

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但嚴重再生不良性貧血的患者,因為他們的白血球數量若低於 500/ul(正常值 4000 至 10000/ul),發生感染的機會相當高,血小板數量若低於 2 萬/ul(正常值 15 萬至 45 萬/ul),也會增加出血的風險,嚴重的更有可能危及性命,因此,一定要盡速積極介入治療。

在治療嚴重或非常嚴重再生不良性貧血時會考慮幾個部分。李欣學醫師說,首先要評估患者是否適合做造血幹細胞移植,假使患者較年輕且在兄弟姐妹中有適合的捐贈者,應該要儘快去做造血幹細胞移植。一般認為,造血幹細胞移植對 40 歲以下的患者來說是首選。

假使是年紀較大的患者,或是尚未找到合適的捐贈者時,則應考慮使用免疫抑制療法,利用抗胸腺細胞免疫球蛋白搭配免疫抑制劑來抑制不正常的免疫反應,可以幫助正常的造血幹細胞長回來,血球數量便能夠逐漸恢復。近年來在再生不良性貧血的一個重要進展,則是發現促血小板生成藥物,不論是單獨使用或搭配免疫抑制療法,都可以有助造血幹細胞和血球數量的恢復,對患者很有幫助。

再生不良性貧血患者在接受治療後,可能還需要經過一段時間血球數量才能逐漸回升,所以在日常生活中仍需要小心照護。李欣學醫師說,白血球低下時容易受到感染,請戴口罩、多洗手、避免出入公共場合、避免生食等。

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血小板低下時容易流血不止,請避免劇烈運動、使用軟毛牙刷避免牙齦出血、飲食方面要攝取充足纖維避免便秘。請務必依照指示服藥並按時血液科門診追蹤!

筆記重點記起來

  1. 再生不良性貧血是因為骨髓被自己的免疫系統攻擊而失去造血功能,導致紅血球、白血球、血小板數量都明顯偏低。
  2. 再生不良性貧血患者容易出現流血不止、嚴重感染的狀況,危及性命。
  3. 嚴重或非常嚴重再生不良性貧血患者需要積極接受治療,治療方式包括支持性療法、造血幹細胞移植、免疫抑制療法、促進血小板生成藥物等,可以有效恢復血球數目。
  4. 再生不良性貧血患者在接受治療後,需要經過一段時間血球數量才能逐漸回升,請務必按時回診,小心照護。
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什麼是鉛中毒?你該擔心的不只有鉛水管……
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・2015/10/30 ・4334字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 545 ・八年級

陰暗的房間裡,一名美國環保署研究人員正調查著管線中有鉛水管的數座城市,沿著住宅內的水管配線,分別取出樣本用水,再檢測內含的鉛濃度,企圖了解水中的鉛,從那裡來?研究人員枯燥地敲擊著鍵盤,倏然地,「叮」一聲輕響,螢幕上突然飆高的鉛濃度,她不可置信地看了看配線圖的位置是——含鉛水龍頭

美國環保署研究指出,水中鉛的來源,有部分是來自我們天天都會接觸到的水龍頭。右圖為焊接的鉛水管。from pixabay 和 wikimedia
美國環保署研究指出,水中鉛的來源,有部分是來自我們天天都會接觸到的水龍頭。右圖為焊接的鉛水管。from pixabaywikimedia

傾滅羅馬帝國的鉛水管?

距今一千多年前,鉛水管就已出現於歷史記載中[1],而在 1970 年代的羅馬日本台灣等國,鉛水管仍被廣泛使用在自來水管系統之中[1-3]。鉛的延展性佳,加上熔點低、易於鍛造加工的特性,讓它從古羅馬時代即被應用在白色油漆(PbCO3)、水管和各式容器[4]。考古學界的另一重大發現,是在羅馬人遺骸中,檢測出高濃度的鉛[1],因而懷疑當時遍佈全城的鉛水管流出高濃度的鉛水,讓全城的市民集體中毒,進而導致羅馬帝國的覆滅,甚至是放火燒掉自己首都的尼祿(Nero)皇帝,也是因為鉛中毒導致精神失常的緣故。但科學界對此則抱持不同看法,他們認為沉澱的水垢、以及羅馬市民們大量的取水,都大幅降低了飲水中的鉛含量 [8],所以鉛水管並不是羅馬帝國鉛中毒的主因。

反倒是當時羅馬、希臘人流行用鉛碗熬煮葡萄汁,再用熬出的甜漿製成甜酒享用;而在傳說中,這種甜酒十分好喝,但不知何因卻容易使得孕婦流產[4]。當時的人並不知道酒中的香甜何來,但現在我們推測得知,葡萄中的酸與鉛碗,生成了香甜、好吃但又好毒的化合物——醋酸鉛(Lead acetate)[6]。想不到,在那個年代,喝酒不僅傷身,更是玩命。

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左:以羅馬城大火為題繪製的畫;右:遺留至今的羅馬鉛水管。from wikimedia
左:以羅馬城大火為題繪製的畫;右:遺留至今的羅馬鉛水管。from wikimedia

時光轉到近代,汽、機車和工業引擎燃燒含鉛汽油後的廢氣,讓大氣的鉛汙染日益嚴重,在 1970 年末,大氣的鉛濃度甚至高達 300 ppt,遠遠高於地球的自然背景值(0.5 ppt),嚴重的空氣汙染引發各界重視鉛中毒的議題 [4],呼應此議題,我國自來水處於1979年決定停用鉛水管 [3],以避免國民透過鉛管攝取到高濃度的鉛水。但是,自來水鉛管真的會溶出大量的鉛離子,流出劇毒的鉛水嗎?

今(2015)年 2 月美國環保署在《環境.科學與科技》(Environmental Science & Technology)所刊登的論文 [7],也許可以提供我們一些答案,她們發現氧化的鉛管,會形成難溶於水的二氧化鉛(PbO2,反倒形成了一道堅固的保護層,有效地阻隔了鉛離子的溶出,因此使用鉛管運送自來水,其實不需要擔心鉛水的問題。但值得一提的是,研究人員在分段取水的採樣中發現,有幾戶住宅的自來水流經含鉛水龍頭時,水中的鉛濃度,居然上升了 4~13 倍,顯示住戶所使用的水龍頭,可能才是政府需要關注的焦點。我國標準檢驗局預計於(2015)年底公告水龍頭的新規範(鉛溶出值須低於 5 ppb),讓民眾能安心選用更優質、安全的水龍頭產品 [8]。

各國自來水鉛濃度標準

台灣-原水 [3] 台灣-用戶端 [3] 美國 [9] 日本 [10]
標準 0.05 mg/L 0.01 mg/L 0.015 mg/L 0.01 mg/L
結果 低於0.0089 mg/L 低於0.0017 mg/L

羅馬時期的建築,左為浴池,右為公共廁所。Rome from wikimedia
羅馬時期的建築,左為浴池,右為公共廁所。Rome from wikimedia

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鉛中毒的可怕:穿透大腦組織的能力+瘋狂破壞DNA

生活中的鉛,通常來自於空氣汙染、含鉛的油漆等。鉛進入體內後,由於不易排除,所以身體會將鉛離子集中隔離於骨骼之中 [4,5]。鉛的毒性複雜,它會促使細胞凋亡、擾亂神經的傳導等 [11],在結構上,二價的鉛離子長得太像鈣和鋅離子,不僅會干擾血紅素生成的酵素引發貧血外 [5],更會讓身體累積過多的血紅素前驅物——aminolevulinic acid(ALA) [4],使人頭痛、失眠,甚至會引起婦女骨質疏鬆或是流產 [4,12]。

而且細胞膜上的鈣-ATP幫浦(Ca-ATP pump)還會將鉛離子誤認為鈣,堂而皇之的讓鉛離子無視血腦屏障地進入細胞,直接進到大腦組織之中 [13],影響星形膠質細胞(astroglial cell)成熟,並妨礙神經細胞髓鞘(myelin sheath)的產生,進而干擾了大腦發育 [11],因此美國疾病管制中心(Centers for Disease Control and Prevention, CDC)建議成人的血鉛濃度上限為 25 μg/dL,但孩童則降低至 10 μg/dL [5],甚至有些科學家呼籲,應該要調低至 2 μg/dL [5],因為研究中發現血鉛會嚴重影響孩童智力發育,血鉛平均每上升 1 μg/dL,學童 IQ 智力表現就會降低 1 點 [2]。幸好我國規定 1990 年後的汽車只能使用無鉛汽油,使得在那之後才出生的小孩,再也不會跟我們一樣,吸到都市裡滿滿是鉛的髒空氣了~(拭淚)

近代生活環境中,最容易接觸到鉛的來源是油漆和含鉛汽油,幸好在鉛中毒的研究逐漸明朗之後,這兩者漸漸地退出了我們的生活。from pixabay 和 wikimedia
近代生活環境中,最容易接觸到鉛的來源是油漆和含鉛汽油,幸好在鉛中毒的研究逐漸明朗之後,這兩者漸漸地退出了我們的生活。from pixabay 和 wikimedia

為什麼鉛離子對細胞有這麼嚴重的傷害呢?科學家認為,鉛離子會增加活性氧自由基的濃度,而自由基高度反應性的特性,會氧化破壞細胞內所有的零組件,整顆細胞就此壞光光。研究文獻指出,鉛離子會抑制抗氧化防禦系統(Glutathione, Super Oxide Dismutase and Catalase),使細胞無法中和自由基(HO2•, H2O2, O2 •)的毒性,讓自由基大肆破壞DNA、氧化脂質和蛋白質 [11],搞得一團糟之後,壞掉的細胞就只好啟動自爆程序-細胞凋亡了~

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吃什麼才能防止鉛中毒?

那要吃什麼才能抵抗鉛中毒呢?如果提問者是一隻老鼠,那麼來自南台灣的學者們,正好可以提出一個解答,任職於成功大學的郭玉良教授,和高雄第一科技大學的李家偉教授,整理了以往動物實驗的結果,分析出下列的營養素能夠保護身體、抵禦鉛中毒的傷害 [14],當然,再次強調,這些結果的對象都是老鼠,不是人類~

營養素 動物實驗中受到保護的器官
維他命 C 肝臟、腎臟、中樞神經系統
維他命 E 肝臟、中樞神經系統
維他命 B6 肝臟
β-胡蘿蔔素 睪丸
睪丸
肝臟、腎臟

你該擔心的真正威脅:沒良心的商人

相信大家對頂新的油品事件仍心存芥蒂,而很多明知不可食用的物料,常因壓低成本或為矇混檢驗流程,而被加入食品與用品中。在此也讓我們來看看歐洲發生的真實案例:在匈牙利的料理中,紅椒粉是相當重要的佐料,匈牙利燉牛肉等美味的料理中,都會加入紅椒粉來增添獨特的風味。1994年,有數十名愛吃紅椒粉的匈牙利國民因鉛中毒住進醫院,深入調查後發現,竟是不良商人將外觀同是紅色的氧化鉛(PbO)混入紅椒粉,壓低成本以獲取不當利益,震驚全國的食安事件撼動了政府,甚至設立了紅椒粉檢驗機制,希望這類醜聞不再發生(聽起來很熟悉對吧~)[15]!

由左至右分別為紅椒粉(左);燉牛肉(中);氧化鉛(右)。from wikimedia
由左至右分別為紅椒粉(左);燉牛肉(中);氧化鉛(右)。from wikimedia

而在大西洋彼岸的美國也是雞犬不寧,2007 年,在美國爆發了含鉛玩具的醜聞 [16],中國廠商為了節省成本使用了較廉價的含鉛油漆來製作玩具,當孩童啃咬這類玩具時,吃掉的可不是只有上頭的含鉛油漆,更吃掉了孩子們的未來。而沒良心的商人兜售來路不明的中藥更是一大隱憂,成功大學曾報告一名案例 [17],家長因為想改善男童的過敏體質,讓他長期服用來路不明的中藥,沒想到中藥含有高量的鉛,診斷時男童的血鉛已逼近 35 μg/dL(孩童的標準為 10 μg/dL)。

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而台北榮總也曾報導過兩名男子困窘的經歷 [18],他們分別想要治療自身的肛門和下肢潰瘍,塗抹了來路不明的含鉛膏藥,結果引起肛門組織壞死、貧血和頭暈等疾病,其中一名患者的血鉛數值甚至高達 226 μg/dL(成人的標準為 25 μg/dL),幾乎是上限值的十倍。看了這麼多要錢不要命的例子,我們可以了解到在現今的社會裡,最大的敵人其實不是鉛水管,而是那些躲在暗處的不良商人。因為有的時候人心,比鉛還毒

寫在文末

看著這次的鉛水管新聞,筆者感到十分的困惑。媒體忙著傳達民眾對鉛水管的恐懼,而政府急著道歉和動用預算安撫民心。因此筆者期望能藉此文進行考證與探究,盼能拋磚引玉,引發更多思考與共鳴。

  • 本文感謝Trista協助
  • [註]:為求書寫流利和情節起伏,本文首段所出現的情境和對話皆為模擬。

參考文獻

  • [1] Korn M, Andrade JB, Jesus DS, Lemos VA, Bandeira ML, Santos WN, et al. Separation and preconcentration procedures for the determination of lead using spectrometric techniques: a review. Talanta. 2006;69:16-24.
  • [2] Naofumi Shiomi (2015) An assessment of the Causes of Lead Pollution and the Efficiency of Bioremediation by Plants and Microorganisms. DOI: 10.5772/60802
  • [3] 鉛管專區。台北自來水事業處官網。
  • [4] John Emsley (2000) 分子博覽會-輕鬆瞭解生活中的化學物質。商周出版,中華民國,台北
  • [5] Amaya MA, Jolly KW, Pingitore NE, Jr. Blood lead in the 21st Century: The sub-microgram challenge. Journal of blood medicine. 2010;1:71-78.
  • [6] De Muynck D, Cloquet C, Smits E, de Wolff FA, Quitte G, Moens L, et al. Lead isotopic analysis of infant bone tissue dating from the Roman era via multicollector ICP-mass spectrometry. Analytical and bioanalytical chemistry. 2008;390:477-486.
  • [7] Simoni Triantafyllidou, Michael R. Schock, Michael K. DeSantis, and Colin White (2015) Low Contribution of PbO2-Coated Lead Service Lines to Water Lead Contamination at the Tap. Environmental Science & Technology, 49, 3746-3754
  • [8] 經濟部標準檢驗局針對媒體報導「好的水龍頭外銷 劣品留全民」及「水龍頭含鉛量高歐美28倍」新聞稿說明。經濟部標準檢驗局官方網頁。
  • [9] Bottled Water Everywhere: Keeping it Safe. 美國食品藥物管理署官方網頁.
  • [10] Jun Yoshinaga (2012) Lead in the Japanese living environment. Environmental Health and Preventive Medicine. 17, 433-443
  • [11] Gagan FLORA, Deepesh GUPTA, Archana TIWARI (2012) Toxicity of lead: A review with recent updates. Interdisciplinary Toxicology. 5, 47-58
  • [12] Tsung-Lin Tsai, Wen-Harn Pan, Yu-Teh Chung, Trong-Neng Wu, Ying-Chih Tseng, Saou-Hsing Liou and Shu-Li Wang (2015) Journal of Exposure Science and Environmental Epidemiology, DOI:10.1038/jes.2015.30
  • [13] Theodore I. Lidsky, Jay S. Schneider (2003) Lead neurotoxicity in children: basic mechanisms and clinical correlates. Brain, DOI: http://dx.doi.org/10.1093/brain/awg014
  • [14] Ping-Chi Hsu, Yueliang Leon Guo (2002) Antioxidant nutrients and lead toxicity. Toxicology, 180, 33-44
  • [15] Joe Schwarcz (2004) 蘇老師化學五四三:懂 3 點化學很有用。天下文化。中華民國,台北
  • [16] Why all the lead in Chinese-made goods? Taipei Times. 
  • [17] 李俊璋;陳嘉惠;陳櫻丹;林亭儀 (2009) 由中國大陸兒童鉛中毒事件談兒童鉛中毒預防。環境健康風險季刊。福利衛生部國民健康署
  • [18] Ming-Ling Wu, Jou-Fang Deng, Kon-Ping Lin, Wei-Jen Tsai (2013) Lead, Mercury, and Arsenic Poisoning Due to Topical Use of Traditional Chinese Medicines. The American Journal of Medicine, 126, 451-454
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蔣維倫。很喜歡貓貓。曾意外地收集到台、清、交三間學校的畢業證書。泛科學作家、科學月刊作家、故事作家、udn鳴人堂作家、前國衛院衛生福利政策研究學者。 商業邀稿:miss9ch@gmail.com 文章作品:http://pansci.asia/archives/author/miss9

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無法製造各種血球、死亡率高——認識再生不良性貧血及治療方針
careonline_96
・2023/01/24 ・1925字 ・閱讀時間約 4 分鐘

台灣最常見的貧血是缺鐵性貧血,通常與女性月經流失有關,只要適度補充鐵質便能漸漸改善。至於再生不良性貧血就比較棘手,除了缺乏紅血球,連白血球、血小板都會缺乏。

台中榮民總醫院血液腫瘤科滕傑林醫師指出,再生不良性貧血(aplastic anemia)患者骨髓中的造血細胞遭到破壞,而無法製造各種血球。再生不良性貧血的發生原因仍不太清楚,可能與病毒感染、基因遺傳、免疫失調、接觸有毒化學物質或輻射線暴露有關。

再生不良性貧血較常見於 10 歲到 25 歲的年輕人,或者是 60 歲以上的族群,男性與女性發生的機率差不多。

再生不良性貧血警訊注意!

再生不良性貧血導致紅血球、白血球、血小板的數量都明顯下降,所以會造成多種症狀。

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紅血球負責輸送氧氣,缺乏紅血球讓人臉色蒼白、心跳加速、呼吸急促、體力變差、容易疲倦,長期嚴重貧血可能造成心臟衰竭。

白血球負責對抗入侵的病原,缺乏白血球就比較容易感染、發燒。除了來自外界的病原,也有自身的病原,因為人體的消化道、呼吸道、生殖道都存在許多細菌,當抵抗力低下時,便會伺機入侵。

血小板能幫助止血,缺乏血小板就容易流鼻血、牙齦流血、傷口流血不止、皮膚經常出現出血點或瘀青、月經過多,倘若出現內出血,可能危及性命。

出現明顯症狀的患者,大概都是屬於嚴重或非常嚴重的再生不良性貧血。因為各種血球都缺乏,如果後續沒有好好治療,再生不良性貧血的死亡率很高,滕傑林醫師說,「非常嚴重型再生不良性貧血患者,一年的死亡率可以高達 60% 至 70%!」懷疑再生不良性貧血時,要先排除其他的原因。如果排除可能的致病因素還無法找出貧血的原因,則要做骨髓檢查。

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滕傑林醫師說,再生不良性貧血病患骨髓檢查會發現骨髓空空的,造血細胞被大量脂肪組織所取代,如果已經排除其他原因,且兩側骨髓檢查都是這樣的結果,就可以診斷為再生不良性貧血。

嚴重再生不良性貧血怎麼辦

滕傑林醫師解釋,若是屬於輕度再生不良性貧血,可以持續追蹤觀察;至於嚴重和非常嚴重的再生不良性貧血就必須積極介入治療。

如果是 40 歲以下的患者,可以考慮做兄弟姊妹之間 HLA 完全吻合的造血幹細胞移植(骨髓移植)。滕傑林醫師說,如果是 40 歲以上,或是找不到合適的造血幹細胞捐贈者,可以使用免疫療法;而接受免疫療法,平均要 3、4 個月後才知道有沒有效,在這段時間患者還是有感染、出血的風險需特別小心。

目前的免疫療法是使用抗胸腺免疫球蛋白 ATG 加上免疫抑制劑,此外近期多了促進血小板生成藥物這個選項以提升整體治療反應率。

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再生不良性貧血的問題在於造血的工廠出狀況,而沒有辦法製造各種血球,所以無法單靠輸血或補充營養來改善,真正的關鍵是讓血球趕快長回來,因此一定要積極接受治療。

貼心小提醒

再生不良性貧血是個相對少見但嚴重的疾病,血液中的紅血球、白血球、血小板都會明顯缺乏,而導致臉色蒼白、心跳加速、呼吸急促、容易疲倦、出血不止、容易感染等問題。

對於 40 歲以下的病人,可以考慮兄弟姊妹之間 HLA 完全吻合的骨髓移植;對於 40 歲以上,或是沒有配對成功的病人,可使用免疫療法,或促進血小板生成藥物。在白血球低下時,患者很容易遭到感染,所以要戴口罩、勤洗手、避免生食、避開人潮,降低遭到感染的風險。

若未接受適當治療,非常嚴重型再生不良性貧血患者,一年的死亡率高達 60% 至 70%,滕傑林醫師叮嚀,若有相關症狀,應該盡快至血液科就診,並積極接受治療,改善存活率!

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什麼是鉛中毒?你該擔心的不只有鉛水管……
miss9_96
・2015/10/30 ・4334字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 545 ・八年級

陰暗的房間裡,一名美國環保署研究人員正調查著管線中有鉛水管的數座城市,沿著住宅內的水管配線,分別取出樣本用水,再檢測內含的鉛濃度,企圖了解水中的鉛,從那裡來?研究人員枯燥地敲擊著鍵盤,倏然地,「叮」一聲輕響,螢幕上突然飆高的鉛濃度,她不可置信地看了看配線圖的位置是——含鉛水龍頭

美國環保署研究指出,水中鉛的來源,有部分是來自我們天天都會接觸到的水龍頭。右圖為焊接的鉛水管。from pixabay 和 wikimedia
美國環保署研究指出,水中鉛的來源,有部分是來自我們天天都會接觸到的水龍頭。右圖為焊接的鉛水管。from pixabaywikimedia

傾滅羅馬帝國的鉛水管?

距今一千多年前,鉛水管就已出現於歷史記載中[1],而在 1970 年代的羅馬日本台灣等國,鉛水管仍被廣泛使用在自來水管系統之中[1-3]。鉛的延展性佳,加上熔點低、易於鍛造加工的特性,讓它從古羅馬時代即被應用在白色油漆(PbCO3)、水管和各式容器[4]。考古學界的另一重大發現,是在羅馬人遺骸中,檢測出高濃度的鉛[1],因而懷疑當時遍佈全城的鉛水管流出高濃度的鉛水,讓全城的市民集體中毒,進而導致羅馬帝國的覆滅,甚至是放火燒掉自己首都的尼祿(Nero)皇帝,也是因為鉛中毒導致精神失常的緣故。但科學界對此則抱持不同看法,他們認為沉澱的水垢、以及羅馬市民們大量的取水,都大幅降低了飲水中的鉛含量 [8],所以鉛水管並不是羅馬帝國鉛中毒的主因。

反倒是當時羅馬、希臘人流行用鉛碗熬煮葡萄汁,再用熬出的甜漿製成甜酒享用;而在傳說中,這種甜酒十分好喝,但不知何因卻容易使得孕婦流產[4]。當時的人並不知道酒中的香甜何來,但現在我們推測得知,葡萄中的酸與鉛碗,生成了香甜、好吃但又好毒的化合物——醋酸鉛(Lead acetate)[6]。想不到,在那個年代,喝酒不僅傷身,更是玩命。

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左:以羅馬城大火為題繪製的畫;右:遺留至今的羅馬鉛水管。from wikimedia
左:以羅馬城大火為題繪製的畫;右:遺留至今的羅馬鉛水管。from wikimedia

時光轉到近代,汽、機車和工業引擎燃燒含鉛汽油後的廢氣,讓大氣的鉛汙染日益嚴重,在 1970 年末,大氣的鉛濃度甚至高達 300 ppt,遠遠高於地球的自然背景值(0.5 ppt),嚴重的空氣汙染引發各界重視鉛中毒的議題 [4],呼應此議題,我國自來水處於1979年決定停用鉛水管 [3],以避免國民透過鉛管攝取到高濃度的鉛水。但是,自來水鉛管真的會溶出大量的鉛離子,流出劇毒的鉛水嗎?

今(2015)年 2 月美國環保署在《環境.科學與科技》(Environmental Science & Technology)所刊登的論文 [7],也許可以提供我們一些答案,她們發現氧化的鉛管,會形成難溶於水的二氧化鉛(PbO2,反倒形成了一道堅固的保護層,有效地阻隔了鉛離子的溶出,因此使用鉛管運送自來水,其實不需要擔心鉛水的問題。但值得一提的是,研究人員在分段取水的採樣中發現,有幾戶住宅的自來水流經含鉛水龍頭時,水中的鉛濃度,居然上升了 4~13 倍,顯示住戶所使用的水龍頭,可能才是政府需要關注的焦點。我國標準檢驗局預計於(2015)年底公告水龍頭的新規範(鉛溶出值須低於 5 ppb),讓民眾能安心選用更優質、安全的水龍頭產品 [8]。

各國自來水鉛濃度標準

台灣-原水 [3] 台灣-用戶端 [3] 美國 [9] 日本 [10]
標準 0.05 mg/L 0.01 mg/L 0.015 mg/L 0.01 mg/L
結果 低於0.0089 mg/L 低於0.0017 mg/L

羅馬時期的建築,左為浴池,右為公共廁所。Rome from wikimedia
羅馬時期的建築,左為浴池,右為公共廁所。Rome from wikimedia

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鉛中毒的可怕:穿透大腦組織的能力+瘋狂破壞DNA

生活中的鉛,通常來自於空氣汙染、含鉛的油漆等。鉛進入體內後,由於不易排除,所以身體會將鉛離子集中隔離於骨骼之中 [4,5]。鉛的毒性複雜,它會促使細胞凋亡、擾亂神經的傳導等 [11],在結構上,二價的鉛離子長得太像鈣和鋅離子,不僅會干擾血紅素生成的酵素引發貧血外 [5],更會讓身體累積過多的血紅素前驅物——aminolevulinic acid(ALA) [4],使人頭痛、失眠,甚至會引起婦女骨質疏鬆或是流產 [4,12]。

而且細胞膜上的鈣-ATP幫浦(Ca-ATP pump)還會將鉛離子誤認為鈣,堂而皇之的讓鉛離子無視血腦屏障地進入細胞,直接進到大腦組織之中 [13],影響星形膠質細胞(astroglial cell)成熟,並妨礙神經細胞髓鞘(myelin sheath)的產生,進而干擾了大腦發育 [11],因此美國疾病管制中心(Centers for Disease Control and Prevention, CDC)建議成人的血鉛濃度上限為 25 μg/dL,但孩童則降低至 10 μg/dL [5],甚至有些科學家呼籲,應該要調低至 2 μg/dL [5],因為研究中發現血鉛會嚴重影響孩童智力發育,血鉛平均每上升 1 μg/dL,學童 IQ 智力表現就會降低 1 點 [2]。幸好我國規定 1990 年後的汽車只能使用無鉛汽油,使得在那之後才出生的小孩,再也不會跟我們一樣,吸到都市裡滿滿是鉛的髒空氣了~(拭淚)

近代生活環境中,最容易接觸到鉛的來源是油漆和含鉛汽油,幸好在鉛中毒的研究逐漸明朗之後,這兩者漸漸地退出了我們的生活。from pixabay 和 wikimedia
近代生活環境中,最容易接觸到鉛的來源是油漆和含鉛汽油,幸好在鉛中毒的研究逐漸明朗之後,這兩者漸漸地退出了我們的生活。from pixabay 和 wikimedia

為什麼鉛離子對細胞有這麼嚴重的傷害呢?科學家認為,鉛離子會增加活性氧自由基的濃度,而自由基高度反應性的特性,會氧化破壞細胞內所有的零組件,整顆細胞就此壞光光。研究文獻指出,鉛離子會抑制抗氧化防禦系統(Glutathione, Super Oxide Dismutase and Catalase),使細胞無法中和自由基(HO2•, H2O2, O2 •)的毒性,讓自由基大肆破壞DNA、氧化脂質和蛋白質 [11],搞得一團糟之後,壞掉的細胞就只好啟動自爆程序-細胞凋亡了~

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那要吃什麼才能抵抗鉛中毒呢?如果提問者是一隻老鼠,那麼來自南台灣的學者們,正好可以提出一個解答,任職於成功大學的郭玉良教授,和高雄第一科技大學的李家偉教授,整理了以往動物實驗的結果,分析出下列的營養素能夠保護身體、抵禦鉛中毒的傷害 [14],當然,再次強調,這些結果的對象都是老鼠,不是人類~

營養素 動物實驗中受到保護的器官
維他命 C 肝臟、腎臟、中樞神經系統
維他命 E 肝臟、中樞神經系統
維他命 B6 肝臟
β-胡蘿蔔素 睪丸
睪丸
肝臟、腎臟

你該擔心的真正威脅:沒良心的商人

相信大家對頂新的油品事件仍心存芥蒂,而很多明知不可食用的物料,常因壓低成本或為矇混檢驗流程,而被加入食品與用品中。在此也讓我們來看看歐洲發生的真實案例:在匈牙利的料理中,紅椒粉是相當重要的佐料,匈牙利燉牛肉等美味的料理中,都會加入紅椒粉來增添獨特的風味。1994年,有數十名愛吃紅椒粉的匈牙利國民因鉛中毒住進醫院,深入調查後發現,竟是不良商人將外觀同是紅色的氧化鉛(PbO)混入紅椒粉,壓低成本以獲取不當利益,震驚全國的食安事件撼動了政府,甚至設立了紅椒粉檢驗機制,希望這類醜聞不再發生(聽起來很熟悉對吧~)[15]!

由左至右分別為紅椒粉(左);燉牛肉(中);氧化鉛(右)。from wikimedia
由左至右分別為紅椒粉(左);燉牛肉(中);氧化鉛(右)。from wikimedia

而在大西洋彼岸的美國也是雞犬不寧,2007 年,在美國爆發了含鉛玩具的醜聞 [16],中國廠商為了節省成本使用了較廉價的含鉛油漆來製作玩具,當孩童啃咬這類玩具時,吃掉的可不是只有上頭的含鉛油漆,更吃掉了孩子們的未來。而沒良心的商人兜售來路不明的中藥更是一大隱憂,成功大學曾報告一名案例 [17],家長因為想改善男童的過敏體質,讓他長期服用來路不明的中藥,沒想到中藥含有高量的鉛,診斷時男童的血鉛已逼近 35 μg/dL(孩童的標準為 10 μg/dL)。

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寫在文末

看著這次的鉛水管新聞,筆者感到十分的困惑。媒體忙著傳達民眾對鉛水管的恐懼,而政府急著道歉和動用預算安撫民心。因此筆者期望能藉此文進行考證與探究,盼能拋磚引玉,引發更多思考與共鳴。

  • 本文感謝Trista協助
  • [註]:為求書寫流利和情節起伏,本文首段所出現的情境和對話皆為模擬。

參考文獻

  • [1] Korn M, Andrade JB, Jesus DS, Lemos VA, Bandeira ML, Santos WN, et al. Separation and preconcentration procedures for the determination of lead using spectrometric techniques: a review. Talanta. 2006;69:16-24.
  • [2] Naofumi Shiomi (2015) An assessment of the Causes of Lead Pollution and the Efficiency of Bioremediation by Plants and Microorganisms. DOI: 10.5772/60802
  • [3] 鉛管專區。台北自來水事業處官網。
  • [4] John Emsley (2000) 分子博覽會-輕鬆瞭解生活中的化學物質。商周出版,中華民國,台北
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  • [6] De Muynck D, Cloquet C, Smits E, de Wolff FA, Quitte G, Moens L, et al. Lead isotopic analysis of infant bone tissue dating from the Roman era via multicollector ICP-mass spectrometry. Analytical and bioanalytical chemistry. 2008;390:477-486.
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蔣維倫。很喜歡貓貓。曾意外地收集到台、清、交三間學校的畢業證書。泛科學作家、科學月刊作家、故事作家、udn鳴人堂作家、前國衛院衛生福利政策研究學者。 商業邀稿:miss9ch@gmail.com 文章作品:http://pansci.asia/archives/author/miss9